2022 A/L Physics Past Paper · Question 49 (Tamil Medium)

Answer: (3) வரைபு (3)

வினா என்ன கேட்கிறது

எமக்குத் தெரிந்தவை:

ஒரு விண்வெளிக் கலம் புவியிலிருந்து சந்திரனுக்கு நேர்கோட்டில் செல்கிறது. $s$ என்பது அது சென்ற தூரம்.

சூரியனையும் கோள்களையும் புறக்கணிக்கிறோம், எனவே புவியும் சந்திரனும் மட்டுமே கலத்தை இழுக்கின்றன.

எண்கள் இல்லை, எனவே எழுத்துகளை வைத்துக்கொள்கிறோம். பின்னர் மாதிரி எண்களுடன் சரிபார்க்கிறோம்.

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: தூரம் $s$ உடன் தேறிய நிறை $W$ இன் பருமனின் வரைபு.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$W$ ($\text{N}$): கலத்தின் தேறிய நிறையின் பருமன், புவியினதும் சந்திரனினதும் இழுப்புகள் சேர்ந்தது.

$s$ ($\text{m}$): கலம் புவியிலிருந்து சென்ற தூரம்.

$m$ ($\text{kg}$): கலத்தின் திணிவு.

$M_E$, $M_M$ ($\text{kg}$): புவியின் திணிவும் சந்திரனின் திணிவும்.

$r$ ($\text{m}$): கலத்தின் புவியின் மையத்திலிருந்துள்ள தூரம்.

$d$ ($\text{m}$): கலத்தின் சந்திரனின் மையத்திலிருந்துள்ள தூரம்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

என்ன நடக்கிறது:

புவி கலத்தைப் புவியை நோக்கிப் பின்னே இழுக்கிறது. சந்திரன் அதைச் சந்திரனை நோக்கி முன்னே இழுக்கிறது. இரு இழுப்புகளும் எதிர்த் திசைகளில் உள்ளன, எனவே தேறிய நிறை அவற்றின் வித்தியாசம்.

தொடக்கத்தில் கலம் புவிக்கு அண்மையில் உள்ளது. புவியின் இழுப்பு பெரிது, சந்திரனின் இழுப்பு மிகச் சிறிது. $W$ பெரிது.

கலம் செல்லச் செல்ல புவியின் இழுப்பு குறைகிறது, சந்திரனின் இழுப்பு கூடுகிறது. $W$ குறைகிறது.

ஓரிடத்தில் இரு இழுப்புகளும் சமன். அங்கே தேறிய நிறை பூச்சியம்.

அந்த இடத்தைக் கடந்த பின் சந்திரன் வலுவாக இழுக்கிறது. தேறிய நிறை சந்திரனை நோக்கி இருக்கிறது, கலம் சந்திரனை அடையும் வரை மீண்டும் அதிகரிக்கிறது.

சந்திரன் புவியை விட மிகவும் இலேசானது, எனவே பூச்சிய இடம் புவியை விடச் சந்திரனுக்கு மிக அண்மையில் உள்ளது.

பொருள் ஒன்றின் புவியீர்ப்பு மையம் என்பது அதன் விளையுள் ஈர்ப்பு விசை (அல்லது நிறை) தொழிற்படும் புள்ளியாகும்.

$$F = G\frac{Mm}{r^2}$$

ஈர்ப்புப் புலத்தின் யாதேனும் புள்ளியினது புலச் செறிவு என்பது அப்புள்ளியில் வைக்கப்பட்ட ஓரலகுத் திணிவின் மீது தொழிற்படும் விசையாகும்.

ஈர்ப்பு என்பது கட்டாயமாக ஒரு கவர்ச்சி விசை ஆகும். எனவே, மேற்படி செறிவானது $m$ திணிவினை நோக்கிய ஒரு காவிக்கணியமாகும்.

முதல் மேற்கோள் ஒரு பொருளின் நிறை என்பது அதன் மீதான விளையுள் ஈர்ப்பு விசை என்கிறது. இங்கு விளையுள் என்பது புவியினதும் சந்திரனினதும் இழுப்புகள் சேர்ந்தது.

இரண்டாவது மேற்கோள் இரு திணிவுகளுக்கு இடையிலான இழுப்பின் விதி, அது அவற்றுக்கு இடையிலான தூரம் $r$ இல் தங்கியுள்ளது. தூரம் கூடக் கூட இழுப்பு குறைகிறது.

மூன்றாவது, நான்காவது மேற்கோள்கள் ஒரு புள்ளியில் ஓரலகுத் திணிவின் மீதான இழுப்பு அதை உண்டாக்கும் திணிவை நோக்கி உள்ளது என்கின்றன. எனவே புவியின் இழுப்பு புவியை நோக்கியும் சந்திரனின் இழுப்பு சந்திரனை நோக்கியும் உள்ளன.

உதாரணமாக, ஒரு பெரிய ஒலிபெருக்கியிலிருந்து ஒரு சிறிய ஒலிபெருக்கியை நோக்கி நடத்தல். பெரியது மெல்லியதாகிறது, சிறியது உரத்ததாகிறது. சிறிய ஒலிபெருக்கிக்கு மிக அண்மையில் ஓரிடத்தில் இரண்டும் சமமாக ஒலிக்கின்றன. அந்த இடத்தைக் கடந்த பின் சிறிய ஒலிபெருக்கி உரத்ததாக இருக்கிறது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$F_E = G\dfrac{M_E m}{r^2}$

$F_M = G\dfrac{M_M m}{d^2}$

$W = F_E - F_M$

$F_E = F_M$

காரணம் / கணக்கீடு

இரு இழுப்புகளும் $\text{N}$ இல் உள்ள விசைகள், எனவே அவற்றின் வித்தியாசம் $W$ ஆனது $\text{N}$ இல்.

$r$ உம் $d$ உம் தூரங்கள். $s$ கூடும்போது $r$ கூடுகிறது, $d$ குறைகிறது. அதனால் $F_E$ குறைகிறது, $F_M$ கூடுகிறது.

$3.2$

$W = \dfrac{81}{5^2} - \dfrac{1}{5^2}$

$0$

$W = \dfrac{81}{9^2} - \dfrac{1}{1^2}$

$3.1$

$\left|\dfrac{81}{9.5^2} - \dfrac{1}{0.5^2}\right|$

இந்த மாதிரி எண்களுடன் $W$ ஆனது நடுவழியில் $3.2$, $r = 9$ இல் $0$, பின்னர் $r = 9.5$ இல் $3.1$. எனவே $W$ சந்திரனருகே பூச்சியமாகி மீண்டும் அதிகரிக்கிறது.

ஐந்து வரைபுகளையும் சரிபாருங்கள்.

வரைபு (1) இல் பூச்சியம் ஏறக்குறைய மூன்றிலொரு பங்கு தூரத்தில் உள்ளது. சந்திரன் புவியை விட மிகவும் இலேசானதால் அது மிக முந்தியது.

வரைபுகள் (2), (4) இறுதியில் அதிகரிப்பதில்லை. அவை சந்திரனின் இழுப்பை விட்டுவிடுகின்றன.

வரைபு (5) ஒருபோதும் பூச்சியமாவதில்லை, ஆனால் இரு இழுப்புகளும் சமனாகும் இடம் உண்டு.

வரைபு (3) மட்டுமே சந்திரனருகே பூச்சியமாகி மீண்டும் அதிகரிக்கிறது. ஐந்தில் அதுவே மிகச் சிறந்தது.

வரைபுகள் ஓவியங்கள் என்பதால் அவற்றின் இயல்புகளை ஒப்பிடுகிறோம்: பூச்சியம் எங்கே இருக்கிறது, $W$ மீண்டும் அதிகரிக்கிறதா.

சரிபார்ப்பு

$81 / (r * r) - 1 / ((10 - r) * (10 - r))$

இது பொருத்தமானதா?

தொடக்கத்தில் $W$ ஆனது புவியில் கலத்தின் முழு நிறை. சந்திரனில் $W$ ஆனது சந்திரனில் கலத்தின் நிறை, அது புவியில் அதன் நிறையை விடச் சிறியது. எனவே வரைபு தொடங்கியதை விடத் தாழ்வாக முடிய வேண்டும், வரைபு (3) அவ்வாறே செய்கிறது.

தேறிய நிறையின் பருமன் எதிர்மறையாக இருக்காது, எனவே வரைபு கிடை அச்சுக்குக் கீழே செல்லாது. பூச்சிய இடத்தைக் கடந்த பின் தேறிய நிறை எதிர்த் திசையில் உள்ளது, அதன் பருமனை மட்டுமே வரைகிறோம், எனவே வரைபு அதிகரிக்கிறது.

முடிவு

$\text{வரைபு }(3)$

$W$ ஆனது சந்திரனருகே பூச்சியமாகி மீண்டும் அதிகரிக்கிறது. வரைபு (3).

விடை (3).

இரு பொருள்களுக்கு இடையில் தேறிய இழுப்பு என்பது புவியின் இழுப்பு கழித்தல் சந்திரனின் இழுப்பு.

இரண்டும் சமனாகும் இடத்தைத் தேடுங்கள். அங்கே தேறிய நிறை பூச்சியம், அதைக் கடந்த பின் அது மீண்டும் அதிகரிக்கும். அந்த இடம் இலேசான பொருளுக்கு அண்மையில் இருக்கும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு